Аппарат и способ разделения драгоценных камней - RU2744280C2
Код документа: RU2744280C2
Чертежи
Описание
Область техники
Изобретение относится к способу и аппарату для разделения драгоценных камней. Более конкретно (но не исключительно), изобретение относится к отделению одного драгоценного камня от множества других драгоценных камней.
Уровень техники
Пакет (партия) необработанных драгоценных камней, таких как алмазы, может быть получен(а), как продукция процесса добычи, именуемая "продукцией рудника" (Run of Mine, RoM). В других случаях пакеты алмазов могут быть приобретены коммерческим путем. Как правило, необработанные алмазы, помещенные в пакет, были просеяны, так что они имеют размеры, находящиеся в определенном интервале. Например, пакет необработанных алмазов "-7+5 RoM" будет, в основном, содержать необработанные алмазы, которые способны проходить через сито №7, но неспособны проходить через сито №5. Указанные варианты сит де факто являются стандартом в торговле алмазами.
В то время как такой пакет в типичном случае до определенной степени стандартизован в отношении размеров, материал, входящий в его состав, может существенно варьировать в терминах чистоты, цвета, размера и формы. Кроме того, пакет может содержать камни, которые являются синтетическими или подвергнутыми обработке. Поэтому человек, оценивающий целесообразность приобретения или продажи такого пакета, может иметь слабое представление о приемлемой справедливой цене, в основном, определяемой ценностью полированных драгоценных камней, которые могут быть изготовлены из содержимого пакета.
Чтобы оценить пакет необработанных алмазов или даже пакет полированных камней, приобретатель должен каким-то образом провести инспекцию пакета и сформировать свое мнение, основываясь на оценке его содержимого. Для этого требуется каким-то образом провести измерения различных свойств каждого индивидуального камня по отдельности. Измерение всего пакета, содержащего большое количество алмазов, является проблематичным; поэтому желательно иметь возможность разделить партию на индивидуальные камни и подавать алмазы к позиции измерения по отдельности.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается аппарат для разделения драгоценных камней. Аппарат содержит: транспортирующее устройство для транспортирования множества драгоценных камней к позиции измерения; разделяющее устройство для отделения драгоценных камней друг от друга в процессе их транспортирования к позиции измерения и устройство для замедления/освобождения, способное замедлять, а затем освобождать каждый драгоценный камень с обеспечением, после его выхода из указанного устройства, возможности ускоренного удаления от следующего драгоценного камня, чтобы увеличить степень разделения драгоценных камней. Транспортирующее устройство может содержать подвижную горизонтальную поверхность для поддерживания и транспортирования драгоценных камней.
Разделяющее устройство может содержать последовательность кулачковых поверхностей, находящихся выше и очень близко к горизонтальной поверхности. При этом каждая кулачковая поверхность расположена перпендикулярно к горизонтальной поверхности и под непрямым углом к направлению движения этой поверхности для последовательного сдвигания драгоценных камней, посредством последовательности кулачков, с их первоначального направления движения. Кулачковые поверхности могут быть расположены по отношению к направлению движения горизонтальной поверхности под последовательно уменьшающимися углами.
Подвижная горизонтальная поверхность может быть сформирована на вращающемся диске. Последовательность кулачковых поверхностей может быть сконфигурирована для последовательного отодвигания драгоценных камней в направлении от центра диска. Каждая кулачковая поверхностность может иметь нижнюю кромку, по существу, находящуюся в контакте с подвижной горизонтальной поверхностью.
Устройство для замедления/освобождения может содержать пару вертикальных роликов, которые способны вращаться в противоположных направлениях и поверхности которых расположены очень близко одна к другой или, по существу, касаясь одна другой. При этом ролики сконфигурированы так, что драгоценные камни на горизонтальной поверхности могут проходить между роликами в месте взаимного касания поверхностей роликов. Линейная скорость горизонтальной поверхности у места, где драгоценные камни проходят между роликами, может иметь то же направление, что и линейная скорость касающихся поверхностей роликов, и превышать ее. В результате драгоценные камни, проходящие между роликами, замедляются ими, а затем ускоренно удаляются от следующего драгоценного камня на горизонтальной поверхности. Отношение линейной скорости горизонтальной поверхности у места, где драгоценные камни проходят между роликами, к линейной скорости касающихся поверхностей роликов составляет примерно 5:3. Поверхности роликов могут быть упругими.
Аппарат может быть сконфигурирован так, чтобы драгоценные камни, транспортируемые на горизонтальной поверхности, контактировали с последовательностью кулачков до их контакта с вертикальными роликами.
Аппарат может дополнительно содержать датчик, находящийся у позиции измерения и предназначенный для определения момента подхода драгоценного камня к позиции измерения. Датчик может содержать световую завесу, а аппарат может быть сконфигурирован с возможностью останавливать движение горизонтальной поверхности при проходе драгоценного камня через световую завесу.
Позиция измерения может дополнительно содержать детекторное устройство, сконфигурированное для детектирования того, присутствует в позиции измерения единственный драгоценный камень или в ней присутствует группа драгоценных камней. В случае детектирования в позиции измерения единственного драгоценного камня он может быть удален с диска. Если же в позиции измерения детектируется группа драгоценных камней, эта группа может быть оставлена на диске для повторного прохождения через разделяющее устройство и устройство для замедления/освобождения. Единственный драгоценный камень может быть удален с диска в зону хранения или выдачи. Такое удаление может осуществляться посредством толкателя.
Аппарат может дополнительно содержать единственный вертикальный ролик, помещенный у края диска для того, чтобы направлять драгоценные камни, прошедшие через позицию измерения, к центральной части диска.
Аппарат может содержать также лоток для подачи драгоценных камней на подвижную горизонтальную поверхность. Лоток может содержать пару роликов, способных вращаться в противоположных направлениях и разделенных зазором, достаточно узким, чтобы предотвращать проваливание в него драгоценных камней, но достаточно широким для проваливания в него фрагментов и осколков драгоценных камней. Ширина зазора может составлять 0,5-2 мм, предпочтительно около 1 мм. При этом лоток может быть наклонен к горизонтали под углом 5°-20°, предпочтительно около 10°.
Аппарат может, кроме того, содержать основной питатель, содержащий конвейерную ленту и одну или более кулачковых поверхностей, сконфигурированных для подачи драгоценных камней к лотку друг за другом, в виде единственной цепочки.
Могут быть также предусмотрены бункер для помещения в него драгоценных камней и пара способных вращаться в противоположных направлениях роликов для подачи драгоценных камней из бункера к основному питателю.
В соответствии с другим аспектом изобретения предлагается аппарат для разделения драгоценных камней, содержащий: подвижную горизонтальную поверхность для транспортирования множества драгоценных камней к позиции измерения и последовательность кулачковых поверхностей, находящихся выше и очень близко к горизонтальной поверхности, сконфигурированную с возможностью отделять драгоценные камни друг от друга в процессе их транспортирования к позиции измерения.
В соответствии еще с одним аспектом изобретения предлагается аппарат для разделения драгоценных камней, содержащий: подвижную горизонтальную поверхность для транспортирования множества драгоценных камней к позиции измерения и пару вертикальных роликов, которые способны вращаться в противоположных направлениях и поверхности которых, по существу, касаются одна другой. При этом ролики сконфигурированы так, что драгоценные камни, находящиеся на горизонтальной поверхности, проходят между ними в месте, где поверхности роликов касаются друг друга, чтобы отделять драгоценные камни друг от друга или увеличивать расстояние между драгоценными камнями.
В соответствии со следующим аспектом изобретения предлагается способ индивидуальной доставки драгоценных камней к позиции измерения, включающий следующие операции: принимают некоторое количество (множество) драгоценных камней; транспортируют драгоценные камни к позиции измерения; в процессе транспортирования драгоценных камней осуществляют их отделение друг от друга путем управления траекторией их движения и осуществляют, в устройстве для замедления/освобождения, замедление каждого драгоценного камня с его последующим освобождением из указанного устройства, обеспечивая в результате ускоренное удаление от следующего драгоценного камня.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлено перспективное изображение аппарата для разделения драгоценных камней.
На фиг. 2 аппарат по фиг. 1 показан на виде в плане.
На фиг. 3 показана, на виде в плане, в увеличенном масштабе, часть аппарата по фиг. 1, содержащая вращающийся диск.
На фиг. 4А показана, на виде в плане, нижняя сторона последовательности кулачкового компонента для использования в аппарате по фиг. 1.
На фиг. 4В кулачки по фиг. 4А показаны на виде спереди, в перспективном изображении.
На фиг. 4С кулачки по фиг. 4А показаны на виде сзади, в перспективном изображении.
На фиг. 4D кулачки по фиг. 4А показаны на виде в плане.
На фиг. 4Е кулачки по фиг. 1 показаны на виде сбоку.
На фиг. 5 показана, на виде в плане, в увеличенном масштабе, часть аппарата по фиг. 1, содержащая лоток.
На фиг. 6 представлен, в перспективном изображении, бункерный питатель.
На фиг. 7 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ разделения драгоценных камней.
Осуществление изобретения
Далее аппарат для разделения драгоценных камней, таких как алмазы, будет описан со ссылками на фиг. 1-5. Аппарат 10 содержит транспортирующее устройство для транспортирования множества драгоценных камней к позиции измерения; разделяющее устройство для отделения драгоценных камней друг от друга в процессе их транспортирования к позиции измерения и устройство для замедления/освобождения, сконфигурированное для обеспечения каждому индивидуальному драгоценному камню возможности ускоренно удаляться от следующего за ним камня, двигаясь к позиции измерения, чтобы увеличить степень разделения драгоценных камней. Драгоценные камни являются необработанными или уже отполированными, по меньшей мере до некоторой степени. Предусматривается, что аппарат может быть сконфигурирован для работы с драгоценными камнями в широком диапазоне их форм и размеров.
В примере по фиг. 1 и 2 транспортирующее устройство содержит подвижную (движущуюся) горизонтальную поверхность, которая несет и транспортирует драгоценные камни. Данная поверхность сформирована на вращающемся диске 20. Разделяющее устройство 40 представляет собой кулачковый компонент с последовательностью кулачковых поверхностей, находящихся выше и очень близко к горизонтальной поверхности. Каждая кулачковая поверхность расположена, по существу, перпендикулярно к горизонтальной поверхности диска 20 и под непрямым углом к направлению движения камней на этой поверхности. В результате драгоценные камни последовательно отодвигаются кулачковой последовательностью все дальше от своей первоначальной траектории движения. Как это показано на примере траектории Т (см. фиг. 2), камни последовательно выталкиваются к наружному краю диска 20. Устройство для замедления/освобождения содержит пару роликов 30а, 30b, которые способны вращаться в противоположных направлениях вокруг вертикальных осей и поверхности которых расположены очень близко одна к другой или, по существу, касаются одна другой. При этом ролики сконфигурированы так, что драгоценные камни, находящиеся на горизонтальной поверхности 20, проходят между роликами 30а, 30b в месте взаимного касания поверхностей роликов. В одном примере поверхности роликов являются упругими (например выполненными из пеноматериалов), а расстояние между осями роликов 30а, 30b меньше, чем диаметр индивидуального ролика, так что данные поверхности в месте их контакта деформированы. Ролики вращаются так, что их касающиеся поверхности движутся в том же направлении, что и камни на горизонтальной поверхности, но с меньшей скоростью, чем эта поверхность.
Как это иллюстрируется траекторией Т на фиг. 2, драгоценные камни поступают в аппарат 10 через бункерный питатель 70 (не изображен на фиг. 1), который подает драгоценные камни в основной питатель 80, откуда они поступают на поверхность вращающегося диска 20 по лотку 90. Драгоценные камни транспортируются на поверхности диска 20 к позиции 50 измерения так, что они проходят через разделяющее устройство (кулачковый компонент 40) и устройство для замедления/освобождения (вертикальные ролики 30а, 30b). Позиция 50 измерения содержит детекторное устройство. Детекторное устройство определяет, присутствует в позиции измерения единственный драгоценный камень или в ней присутствует группа драгоценных камней. Если устанавливается, что в позиции измерения присутствует единственный драгоценный камень, он удаляется с диска 20. Если же устанавливается, что в позиции измерения присутствует группа драгоценных камней (т.е. более одного такого камня), драгоценные камни оставляются на поверхности диска 20, чтобы они повторно прошли через разделяющее устройство 40 и устройство 30а, 30b для замедления/освобождения.
Как более детально показано на фиг. 3, разделяющее устройство 40 содержит последовательность кулачков. В этом примере имеются 4 кулачка, 40а, 40b, 40с, 40d, распределенные вокруг центральной части вращающегося диска 20 и образующие в этой части диска кулачковый компонент 40. Кулачковый компонент 40 является неподвижным относительно вращающегося диска 20. 4 кулачка соответствуют предпочтительному минимальному количеству кулачков, обеспечивающему разделение камней. Однако должно быть понятно, что можно использовать и кулачковый компонент с большим или меньшим количеством кулачков.
Поверхности кулачков 40а, 40b, 40с, 40d сконфигурированы так, чтобы последовательно отодвигать драгоценные камни в направлении от центра диска 20. С этой целью кулачковые поверхности (поверхности кулачков 40а, 40b, 40с, 40d) расположены по отношению к направлению движения горизонтальной поверхности диска 20 под последовательно уменьшающимися углами (как это будет более подробно рассмотрено далее со ссылкой на фиг. 4). У каждой кулачковой поверхности 40а, 40b, 40с, 40d имеется нижняя кромка, которая, по существу, находится в контакте с подвижной горизонтальной поверхностью диска 20. Тем самым предотвращается попадание драгоценных камней под нижние кромки кулачков 40а, 40b, 40с, 40d. Нижняя сторона одного или более кулачков 40а, 40b, 40с, 40d выполнена с выемкой, чтобы минимизировать ее контакт с диском 20 и тем самым уменьшить износ поверхности диска. Кулачки 40а, 40b, 40с, 40d могут содержать алюминий, алюминиевый сплав или схожий твердый материал, так что драгоценные камни не могут внедриться в поверхности кулачков 40а, 40b, 40с, 40d. Из фиг. 2 можно видеть, что при вращении диска 20 по часовой стрелке драгоценные камни, транспортируемые на горизонтальной поверхности диска 20, контактируют с последовательностью кулачков 40а, 40b, 40с, 40d до того, как они приходят в контакт с вертикальными роликами 30а, 30b. Должно быть понятно, что, по мере того как каждый кулачок 40а, 40b, 40с, 40d отодвигает камни в направлении от центра диска 20, камни перемещаются в область на горизонтальной поверхности 20, которая движется быстрее, чем область, из которой они переместились. В этом варианте первые два кулачка 40а, 40b способствуют расположению камней в виде единственной цепочки, а третий и четвертый кулачки 40с, 40d способствуют разделению камней. Суммарный эффект, создаваемый последовательностью кулачков, состоит, следовательно, в увеличении расстояний между камнями по мере их приближения к роликам 30а, 30b.
Как показано на фиг. 3, устройство для замедления/освобождения содержит пару механизированных вертикальных роликов 30а, 30b, способных вращаться в противоположных направлениях. Упругие поверхности роликов, по существу, касаются одна другой таким образом, что в месте их касания они испытывают давление. Таким образом, в этом примере вертикальные ролики 30а, 30b в определенной степени "накладываются" друг на друга. Драгоценные камни, находящиеся на горизонтальной поверхности вращающегося диска 20, проходят между роликами 30а, 30b в том месте, где поверхности роликов касаются одна другой. Линейная скорость поверхностей роликов 30а, 30b меньше, чем линейная скорость части диска 20, которая движется под местом взаимного наложения роликов 30а, 30b. В проиллюстрированном примере линейная скорость поверхностей роликов 30а, 30b примерно на 40% меньше, чем линейная скорость части диска 20, которая движется под местом взаимного наложения роликов. Как пример, линейная скорость диска 20 в данной точке может составлять 30 мм/с при линейной скорости роликов 30а, 30b 18 мм/с. Поэтому камень, проходящий через ролики 30а, 30b, будет при проходе через них замедляться, а после своего освобождения будет ускоренно удаляться от роликов 30а, 30b, как это будет более подробно рассмотрено далее. Скорость роликов является управляемой, так что степень замедления можно настраивать с учетом размера камней и/или их количества на горизонтальной поверхности.
Вертикальные ролики 30а, 30b предпочтительно изготовлены из пеноматериала или другого подходящего упругого материала и сконфигурированы так, что драгоценные камни не внедряются в тело роликов 30а, 30b. Ролики 30а, 30b имеют высоту, достаточную для работы с камнями с размерами, варьирующимися в широком диапазоне. Нижние концы этих роликов находятся, по существу, в контакте с поверхностью вращающегося диска 20, так что драгоценные камни не могут оказаться удерживаемыми под роликами 30а, 30b. Вертикальные ролики 30а, 30b имеют достаточную ширину, так что они будут вступать в контакт с камнями, транспортируемыми на любом радиусе диска 20. Когда камень вступает в контакт с поверхностью вращающегося ролика 30а, 30b, он начинает двигаться к точке, в которой ролики 30а, 30b касаются или накладываются. Каждый из вертикальных роликов вращается навстречу другому ролику, т.е. к зоне взаимного наложения роликов 30а, 30b.
Как это иллюстрируется фиг. 3, аппарат 10 снабжен также единственным вертикальным роликом 60, находящимся у наружного края диска 20. Этот "рециркуляционный" ролик 60 служит, как это будет пояснено далее, для перенаправления к центру диска 20 драгоценных камней, которые прошли через позицию 50 измерения. "Рециркуляционный" ролик 60 может быть механизирован, причем он предпочтительно изготовлен из упругого материала, такого как пеноматериал. Скорость ролика 60 не имеет большого значения, но он должен вращаться в направлении, противоположном направлению вращения диска 20 (в этом примере против часовой стрелки). Ролик 60 имеет высоту, достаточную для работы с драгоценными камнями с размерами, варьирующимися в широком диапазоне. Нижний конец вертикального ролика 60 находится, по существу, в контакте с поверхностью вращающегося диска 20, так что драгоценные камни не могут оказаться удерживаемыми под этим роликом. Ширина ролика 60 выбрана такой, что камни, прошедшие через позицию 50 измерения, вступают в контакт с поверхностью "рециркуляционного" ролика 60 и перенаправляются к центральному кулачковому компоненту 40.
Как это иллюстрируется фиг. 3, диск 20 обеспечивает транспортирование драгоценных камней по круговой траектории, по которой они могут двигаться со скоростью примерно 30 мм/с к позиции 50 измерения. Позиция 50 измерения может содержать датчик, как это будет более подробно рассмотрено далее.
Вращающийся диск 20 может быть изготовлен из механически обработанного твердого пластика и сконфигурирован так, чтобы обеспечить требуемый высокий коэффициент трения. Текстурированная поверхность снижает вероятность проскальзывания и перекатывания драгоценных камней. В представленном примере диск 20, который вращается (на виде сверху) по часовой стрелке, сконфигурирован так, чтобы останавливаться, когда индивидуальный камень достигает позиции 50 измерения, и возобновлять вращение по завершении измерения.
В процессе вращения диска 20 драгоценные камни поступают с конца лотка 90, по существу, на центральную часть поверхности диска 20. Как будет пояснено далее, камни выдаются из лотка 90 поочередно, образуя по существу, единственную цепочку. Как уже отмечалось со ссылкой на фиг. 3, первый и второй кулачки 40а, 40b также способствуют расположению камней в виде единственной цепочки, так что камни подходят к роликам 30а, 30b именно в таком расположении.
При вращении диска 20 камни вступают в контакт с последовательностью фиксированных кулачков 40а, 40b, 40с, 40d, установленных на малом расстоянии от диска 20. При дальнейшем вращении диска 20 каждый кулачок 40а, 40b, 40с, 40d отодвигает камни от центральной части диска 20 к его наружной части. Последовательность кулачковых поверхностей 40а, 40b, 40с, 40d расположена по отношению к направлению движения горизонтальной поверхности диска 20 под последовательно уменьшающимися углами, и такое выполнение кулачков обеспечивает последовательное перемещение драгоценных камней все дальше в направлении от центра диска 20. Другими словами, камни, в процессе их транспортирования в направлении по часовой стрелке от лотка 90 к позиции 50 измерения, все больше смещаются от центра диска 20. Этот процесс, естественно, приводит к все большему отодвиганию драгоценных камней друг от друга, поскольку радиус их движения увеличивается при сохранении их среднего углового положения относительно диска 20.
Такой аппарат 10 в итоге формирует на поверхности диска 20 поток пространственно разделенных драгоценных камней с радиусом их траектории, приблизительно задаваемым наружной поверхностью кулачка 40d, последнего из последовательности кулачков. Должно быть понятно, что в типичном случае множество драгоценных камней не является полностью разделенным до тех пор, пока камни не достигнут позиции 50 измерения, точнее, пока они не пройдут через устройство 30а, 30b для замедления/освобождения. Процесс разделения камней начинает последовательность кулачков 40а, 40b, 40с, 40d.
При продолжении вращения диска 20 по часовой стрелке драгоценные камни вводятся в устройство 30а, 30b для замедления/освобождения, которое в этом примере выполнено в виде вертикально установленных механизированных роликов 30а, 30b из пеноматериала (как это было описано со ссылкой на фиг. 3). Драгоценный камень, проходящий между роликами 30а, 30b, захватывается и замедляется этой парой роликов. После того как ролики 30а, 30b освободят драгоценный камень, он ускоренно удаляется от следующего за ним на горизонтальной поверхности вращающегося диска 20 драгоценного камня. Таким образом, разность скоростей между роликами 30а, 30b и вращающимся диском 20 обеспечивает получение номинального расстояния между камнями (т.е. их разделение).
Было установлено, что оптимальное отношение скорости вращающегося диска 20 к скорости пары вертикальных роликов 30а, 30b составляет 10:6. Если это отношение слишком мало, драгоценные камни могут скапливаться позади вертикальных роликов 30а, 30b. При этом оптимальное отношение скоростей зависит от производительности аппарата 10.
Таким образом, каждый индивидуальный драгоценный камень подводится к позиции 50 измерения. Как показано на фиг. 3, позиция 50 измерения содержит детекторное устройство, сконфигурированное для детектирования того, присутствует в позиции 50 измерения единственный драгоценный камень или в ней присутствует группа драгоценных камней.
Проксимально позиции 50 измерения расположен датчик 52. Он определяет момент, когда мимо него прошел драгоценный камень, который, следовательно, подошел к позиции 50 измерения. В этом примере датчик 52 содержит лазерную световую завесу. Когда камень приходит в позицию 50 измерения, он блокирует эту завесу. Датчик 52 сконфигурирован с возможностью останавливать, при детектировании драгоценного камня, движение вращающегося диска 20. Могут быть также остановлены бункерный питатель 70, вертикальные ролики 30а, 30b, рециркуляционный ролик 60, ролики 92а, 92b лотка и некоторых другие подвижные части аппарата 10.
В типичном случае толщина указанной лазерной световой завесы составляет примерно 2 мм. Отсюда можно определить минимальное расстояние, которое должно существовать между драгоценным камнем в позиции 50 измерения и любым следующим драгоценным камнем.
Затем детектор (не изображен) формирует изображение драгоценного камня в позиции 50 измерения. Детектор может содержать камеру. Кроме того, он может быть интегрирован в аппарат 10. После этого производится обработка изображения, чтобы определить, присутствует в релевантном поле зрения один или более дискретных объектов. Обработка изображения может производиться компьютером, интегрированным в аппарат 10. Если обработка изображения показывает, что в позиции 50 измерения присутствует единственный драгоценный камень, этот камень удаляют с диска 20. Если же в позиции 50 измерения детектируется группа драгоценных камней (т.е. более одного драгоценного камня), эта группа оставляется на диске 20, и диск 20 снова начинает вращаться. Следовательно, группа драгоценных камней снова проходит через разделяющее устройство 40 и устройство 30а, 30b для замедления/освобождения. Таким образом, аппарат 10 использует детекторную систему, которая предотвращает одновременное удаление с поверхностности диска 20 двух или более камней. Детектор может также измерять одно или более свойств драгоценных камней, таких, например, как размер или цвет, так что камни после удаления их с диска 20 могут быть рассортированы по этому свойству.
Как показано на фиг. 3, аппарат 10 дополнительно содержит устройство, сконфигурированное для удаления единственного драгоценного камня с диска 20, если в позиции измерения не была детектирована группа драгоценных камней. Данное устройство может содержать соответствующий сталкивающий механизм 54 типа толкателя или механизированной рейки, который сталкивает, при остановленном диске 20, единственный драгоценный камень с диска 20 через выдачное отверстие в расположенную под ним зону накопления (не изображена). Альтернативно, это удаляющее устройство может содержать, например, вакуумное сопло. В зоне накопления может иметься удерживающая рамка. Альтернативно, единственный драгоценный камень может удаляться с поверхности диска 20 в конкретную зону диспенсирования, которая может задаваться результатом любого измерения или измерений, проведенного (проведенных) в позиции 50 измерения.
Как было отмечено выше, если в релевантном поле детектирована группа камней, вращающийся диск 20 и другие подвижные части аппарата 10, которые были остановлены, возобновляют свое движение, так что диск 20 будет перемещать эту группу камней за позицию 50 измерения. Группа "рециркулирующих" камней будет транспортироваться на поверхности диска 20 по часовой стрелке обратно к месту, в котором драгоценные камни были поданы на поверхность диска 20 лотком 90. Это движение происходит по траектории, обозначенной на фиг. 2, как R. "Рециркулирующие" камни, как это было описано, придут в контакт с единственным "рециркуляционным" роликом 60 и будут направлены им к центральной части диска 20. Затем они будут контактировать с последовательностью кулачков 40а, 40b, 40с, 40d и, в итоге, снова пройдут, двигаясь по часовой стрелке, через пару вертикальных роликов 30а, 30b к позиции 50 измерения.
Когда единственный драгоценный камень будет подан на удерживающую рамку, система переходит в состояние выдачи. После этого единственный драгоценный камень может быть выдан по требованию внешней системы (не рассматриваемой в данном описании). Кроме того, альтернативно или дополнительно к измерению, проведенному, пока камень находился на диске 20 в позиции 50 измерения, может быть произведена оценка индивидуального камня путем измерения по меньшей мере одного из его свойств.
На фиг. 4А-4Е иллюстрируется пример последовательности кулачков 40а, 40b, 40с, 40d для использования в аппарате по фиг. 1. Должно быть понятно, что, не выходя за пределы изобретения, можно изменять размеры и углы, использованные в этом иллюстративном примере.
Как уже было отмечено со ссылкой на фиг. 3, кулачковый компонент 40 содержит 4 кулачка (4 кулачковые поверхности), т.е. первую (40а), вторую (40b), третью (40с) и четвертую (40d) кулачковые поверхности, которые расположены по отношению к направлению движения горизонтальной поверхности диска под последовательно уменьшающимися углами.
На фиг. 4А представленный в качестве примера кулачковый компонент 40 показан на виде снизу. Соответственно, когда этот компонент установлен над вращающимся диском, последовательность кулачковых поверхностей 40а, 40b, 40с, 40d будет иметь вид, как на фиг. 4В. Можно видеть, что расстояние от центральной точки 41 кулачкового компонента 40 до крайней наружной точки кулачковой поверхности увеличивается для каждого последующего кулачка 40а, 40b, 40с, 40d.
Такое увеличение расстояния от центральной точки 41 кулачкового компонента 40 обеспечивает сдвигание перемещаемых на вращающемся диске камней, когда они контактируют с каждой последующей кулачковой поверхностью 40а, 40b, 40с, 40d, в направлении от центра диска.
На фиг. 4D кулачковый компонент по фиг. 4А иллюстрируется на виде сверху. В этом примере углы с горизонтальной линией Н для первой, второй, третьей и четвертой кулачковых поверхностей 40а, 40b, 40с и 40d составляют примерно 20°, 65°, 110° и 150° (или 30°) соответственно. Было установлено, что такие углы являются особенно предпочтительными, хотя должно быть понятно, что возможны и другие значения этих углов.
Таким образом, относительно направления движения горизонтальной поверхности диска кулачковые поверхности 40а, 40b, 40с, 40d расположены под последовательно уменьшающимися углами. Это обеспечивает возможность отодвигания камней, движущихся на поверхности вращающегося диска, все ближе к его наружному краю. Следовательно, последовательность кулачковых поверхностей 40а, 40b, 40с, 40d, имеющихся в аппарате, начинает процесс отделения камней друг от друга.
Кулачковый компонент 40 в этом примере содержит также изогнутую направляющую часть 42, находящуюся при использовании компонента вблизи места, где камни поступают на поверхность диска из основного питателя 80. Эта часть 42 служит для того, чтобы направлять камни, выходящие из лотка, в сторону первой кулачковой поверхности 40а. Она также способствует предотвращению контактирования камней, прошедших за позицию измерения, с любыми камнями, выдаваемыми основным питателем 80.
Как показано на фиг. 4В, в представленном кулачковом компоненте 40 имеются находящийся за последней кулачковой поверхностью 40d вырез на участке 44 для размещения в нем одного из пары вертикальных роликов 30а, 30b, а также вырез на участке 46 для размещения устройства, которое предназначено для удаления с диска единственного драгоценного камня и в данном примере содержит толкатель или сталкивающий стержень. За участком 46 кулачковый компонент 40 имеет, по существу, криволинейную поверхность 48, посредством которой камни, прошедшие за позицию измерения, направляются обратно, к первой кулачковой поверхности и/или к "рециркуляционному" ролику.
Как наиболее наглядно показано на фиг. 4С, нижняя сторона кулачкового компонента 40 снабжена выточкой, т.е., по существу, полностью вырезана, чтобы минимизировать контакт этого компонента с вращающимся диском и, тем самым, уменьшить износ его поверхности.
Как это иллюстрируется фиг. 5, драгоценные камни доставляются на центральную часть вращающегося диска 20 посредством лотка 90. Лоток 90 получает драгоценные камни от основного питателя 80, по существу, в виде единственной цепочки, как это будет пояснено далее.
Лоток 90 содержит пару роликов 92а, 92b, способных вращаться в противоположных направлениях и разделенных зазором 94, достаточно узким, чтобы предотвратить проваливание в него драгоценных камней, но достаточно широким, чтобы в него могли проваливаться их фрагменты и обломки. В данном примере ширина зазора 94 составляет 0,5-2 мм, предпочтительно около 1 мм. Это гарантирует удаление любых маленьких фрагментов, обломков и пыли. Такое выполнение может быть желательным, чтобы предотвращать попадание мелких частиц на поверхность диска 20, где они могут приводить к появлению царапин, забиванию или другим повреждениям. Ширину зазора 94 можно регулировать, чтобы задавать размеры частиц, подлежащих удалению. В типичной ситуации непосредственно под зазором 94 может быть установлен поддон (не изображен) для улавливания частиц, провалившихся в зазор 94.
Встречно вращающиеся ролики 92а, 92b являются механизированными; они расположены рядом друг с другом по обе стороны от траектории Т движения драгоценных камней. Ролики 92а, 92b предпочтительно изготовлены из стали. Это предотвращает внедрение в них драгоценных камней или других объектов. Ролики установлены с углом наклона около 10°. При приведении встречно вращающихся роликов 92а, 92b в движение драгоценные камни перемещаются по лотку 90.
Лоток 90 наклонен к горизонтали под углом 5°-20°, предпочтительно около 10°. Наклон лотка выбран таким, чтобы драгоценные камни, выходящие из него, попадали на, по существу, центральную часть вращающегося диска 20. Поверхность лотка 90 может быть сконфигурирована так, чтобы способствовать выполнению этого условия. Конец лотка 90, с которого падают драгоценные камни, предпочтительно не контактирует с вращающимся диском 20, чтобы избежать износа. В данном примере зазор между поверхностью диска 20 и концом лотка 90 равен примерно 15 мм.
В альтернативном варианте (не изображен) у места, где драгоценные камни падают из лотка 90 на вращающийся диск 20, имеется вторая лазерная световая завеса. Соответственно, посредством этой завесы определяется момент, когда одиночный камень покидает лоток 90. При этом скорость роликов бункерного питателя 70 может быть подобрана таким образом, что, когда единственный камень удаляется с вращающегося диска 20 посредством удаляющего устройства 54, на вращающийся диск 20 подается из лотка 90 единственный камень. Такой режим ("один камень удален, один камень подан") гарантирует, что в любой момент количество камней на вращающемся диске 20 ограничено.
Драгоценные камни подаются к лотку 90 основным питателем 80 (на фиг. 5 не изображен), содержащим конвейерную ленту и одну или более кулачковых поверхностей 71, 72 (см. фиг. 2). Основной питатель 80 сконфигурирован для подачи драгоценных камней к лотку 90, по существу, в виде единственной цепочки. Когда драгоценные камни транспортируются по конвейерной ленте в сторону лотка 90, они вступают в контакт с кулачковыми поверхностями 71, 72 основного питателя 80 и перестраиваются таким образом, что входят в лоток 90 по одному. Кулачковые поверхности 71, 72 служат для направления камней вдоль последовательности точек ускорения и замедления, которые перераспределяют камни в виде единственной цепочки. Тем самым обеспечивается плавное движение драгоценных камней вдоль лотка 90 и далее на поверхность диска 20.
Множество драгоценных камней подается к основному питателю 80 через бункерный питатель 70, проиллюстрированный фиг. 6 и рассмотренный со ссылкой на фиг. 1 и 2. Бункер 70 может быть изготовлен (посредством формования или 3D-принтера), как низкопрофильный бункер, сконфигурированный для приема фракции драгоценных камней с заданными размерами или других дискретных объектов. При его использовании камни могут осторожно подаваться в бункер 70 из упаковок для образцов, пакетов или аналогичных контейнеров. Соответственно, свойства и материал бункера 70 выбирают так, чтобы гарантировать минимальное абразивное взаимодействие между необработанными алмазами.
Бункерный питатель 70 содержит пару механизированных встречно вращающихся роликов (не изображены), изготовленных предпочтительно из пеноматериала. В основании бункера 70 имеется отверстие, через которое камни будут попадать в зазор, образованный между парой взаимодействующих удлиненных роликов. Ролики вращаются в противоположных направлениях, чтобы постепенно втягивать камни в зазор между собой и продвигать через этот зазор. Поверхности роликов обладают высокой упругостью, так что камни заглубляются в них, не открывая зазор между роликами. Скорость роликов подобрана такой, чтобы отделять камни друг от друга. В результате в каждый момент времени через данный зазор может предпочтительно проходить только один камень. Такое разделение гарантирует, что основной питатель 80 не будет ни в какой момент перегружен слишком большим количеством камней, и уменьшает время, в течение которого камни находятся в контакте друг с другом, что минимизирует риск их абразивного взаимодействия.
Ролики бункерного питателя 70 могут вращаться, только когда транспортирующее устройство, т.е. вращающийся диск 20, находится в движении. Синхронизация роликов бункера 70 и диска 20 позволяет избежать забивания средств подачи. При этом скорость данных роликов определяет скорость, с которой драгоценные камни падают на вращающийся диск. Производительность бункерного питателя 70 может регулироваться в зависимости от размеров партии камней.
Комбинация бункерного питателя 70, основного питателя 80 и лотка 90 гарантирует, что драгоценные камни падают на вращающийся диск в виде монослоя и, по существу, по одному. Это способствует повышению производительности последующего процесса разделения.
На фиг. 7 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ разделения драгоценных камней, включающий следующие операции.
S1: прием партии драгоценных камней;
S2: транспортирование драгоценных камней к позиции измерения;
S3: обеспечение отделения драгоценных камней друг от друга в процессе их транспортирования путем управления траекторией их движения и
S4: обеспечение зоны сужения траектории, за которой индивидуальные драгоценные камни ускоряют свое движение к позиции измерения.
Специалисту в данной области должно быть понятно, что в описанный вариант изобретения могут быть внесены различные модификации, не выходящие за пределы объема изобретения.
В одном варианте аппарат может содержать подвижную горизонтальную поверхность для транспортирования множества драгоценных камней к позиции измерения и последовательность кулачковых поверхностей, находящихся выше и очень близко к горизонтальной поверхности, причем последовательность кулачковых поверхностей сконфигурирована с возможностью отделения драгоценных камней друг от друга в процессе их транспортирования к позиции измерения.
В альтернативном варианте аппарат может содержать подвижную горизонтальную поверхность для транспортирования множества драгоценных камней к позиции измерения и пару вертикальных роликов, которые способны вращаться в противоположных направлениях. Поверхности этих роликов, по существу, касаются одна другой, а ролики сконфигурированы так, что драгоценные камни, находящиеся на горизонтальной поверхности, могут проходить между ними в месте взаимного касания поверхностей роликов. Такое выполнение позволяет отделять драгоценные камни друг от друга или увеличивать расстояние между ними.
Хотя описанные аппарат и способ относятся к разделению алмазов, они могут использоваться также для разделения других дискретных объектов.
При этом описанные аппарат и способ способны работать с партией камней, чтобы обеспечивать доставку единственного драгоценного камня к месту первоначального измерения. Затем этот камень может быть перенесен к местам последующих измерений, чтобы произвести оценку его свойств (цвета, размера, чистоты, огранки и типа). При проведении такой оценки может использоваться любая информация об индивидуальном камне, полученная в месте первоначального измерения и сохраненная для этой цели.
Аппарат быть сконфигурирован так, чтобы он производил очень малое количество выдач более одного камня, например меньше, чем 1 из 1000. Это позволяет уменьшить количество требуемых операций при проведении ручного контроля. Количество "непринятых" камней, которые должны повторно перемещаться с вращающимся диском, также уменьшается. Аппарат имеет модульную конструкцию и поэтому может использоваться в других машинах или системах, в которых требуется гарантированная доставка единственного камня.
Реферат
Аппарат для разделения драгоценных камней содержит транспортирующее устройство для транспортирования множества драгоценных камней к позиции измерения, разделяющее устройство для отделения драгоценных камней друг от друга в процессе их транспортирования к позиции измерения, а также устройство для замедления/освобождения, которое способно замедлять, а затем освобождать каждый драгоценный камень, чтобы увеличить степень разделения драгоценных камней. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил.
